虹科Pico汽車示波器

定義精準(zhǔn)免拆修車時代

本案例中的這臺挖掘機(jī)之前已經(jīng)檢查過機(jī)器并更換了零件。我與操作員進(jìn)行了小小交談，他說在第二次檢修后，這臺挖機(jī)運作了大約四個小時，然后就進(jìn)入了4級警告——發(fā)動機(jī)、機(jī)器性能嚴(yán)重降級。4級警告更惱人的狀況是，一打開點火開關(guān)就會持續(xù)發(fā)出警報，且在故障修復(fù)之前無法關(guān)閉。

這個案例的有趣之處在于，這臺機(jī)器之前也遇過類似的問題，并且AdBlue（藍(lán)驅(qū)，柴油排氣處理技術(shù)，下文都簡稱為AdBlue）/DEF噴油嘴已經(jīng)更換了兩次。有人告訴我，真正的DEF噴油嘴成本約為600英鎊，這代表我們已經(jīng)投入了1200英鎊來更換零件，但機(jī)器依舊無法使用。

如同所有的診斷工作一樣，驗證故障是首要工作。如我所料，當(dāng)我開啟點火開關(guān)，我們聽到4級警告的警報并且顯示當(dāng)前故障。故障代碼可以在技術(shù)手冊中查到，但4級警告AS00R4代表1級故障碼CA3568的故障在維修后經(jīng)過一段時間仍然存在，該時間長度取決于機(jī)器的規(guī)格。

每當(dāng)我們在處理AdBlue柴油排氣處理液的問題時，我總是確保儲存桶中有添加劑并確保AdBlue的質(zhì)量。AdBlue或DEF柴油排氣處理液，由32.5%的尿素溶液與67.5%的水組成，在-11°C以下凍結(jié)。如果機(jī)器運行時添加液不足，故障警告燈會亮起，如果沒有加滿，最終會使發(fā)動機(jī)限制性能。如果它完全耗盡，則會阻止機(jī)器啟動。在這種情況下，有太多都是因為AdBlue所導(dǎo)致。內(nèi)置式傳感器回報濃度水平為33.2%，如果你無法讀取質(zhì)量傳感器，可以使用示波器來測試質(zhì)量。

我們從目視檢查中看不出任何明顯的問題，因此我們必須關(guān)注1級代碼CA3568，他指出AdBlue/ DEF噴油嘴故障。首先是使用PicoScope檢查噴油嘴的作動情況，來檢查機(jī)器是否供電驅(qū)動噴油嘴。

1.A通道：供電電壓

2.B通道：接地

3.C通道：電流

Komatsu因為有最全方位的監(jiān)控器而出名。在某種程度上，它可以當(dāng)診斷工具，你可以在當(dāng)中顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)、清除故障碼并執(zhí)行作動測試。由于故障仍然存在，因此機(jī)器在運行期間沒有激活噴油嘴。為了獲取上面的捕獲紀(jì)錄，我們透過監(jiān)控器對噴油嘴進(jìn)行作動測試。這是一個脈沖的動作，解釋了噴油嘴作動的一定時間。

我們很開心可以控制噴油嘴，甚至可以辨認(rèn)出噴油嘴正在移動的針狀凸波。

確定在正常運作期間未作動噴油嘴的原因。我的想法之一是，如果ECU看到傳感器的值不正確，它可能不會下指令給噴油嘴，因為那里沒有其他噴油嘴。當(dāng)我們再一次查看監(jiān)控器，我們觀察到NOx（氮氧化物）傳感器輸出值。

我們知道AdBlue沒有被噴射，這解釋了SCR出口處的NOx值很高，但渦輪出口濃度水平將保持不變。就像它被卡住了一樣，但我們通過舉升動臂來增加發(fā)動機(jī)的負(fù)載時，我們看到讀數(shù)下降到負(fù)值，然后他們開始跳動，直到發(fā)動機(jī)回到怠速然后返回到靜態(tài)值。由于NOx傳感器看的到且很容易接近，我們認(rèn)為可以對它做非侵入性檢測，因此我們將示波器連接到SCR出口NOx傳感器的CAN H和 CAN L端子。

基于使用PicoScope捕獲到的數(shù)據(jù)，我們可以應(yīng)用J1939串型譯碼來協(xié)助我們以正確的格式查看。這有助于我們區(qū)分廢氣后處理網(wǎng)絡(luò)上存在的各種ECU。在這個機(jī)器的案例中，廢氣后處理ECU實際上內(nèi)建在發(fā)動機(jī)的ECM中，這就是為什么我們將NOx傳感器和發(fā)動機(jī)放在同一個網(wǎng)絡(luò)上的原因。我應(yīng)用了一個鏈接文件，它以可讀的形式顯示PGN和源地址值。我關(guān)注廢氣后處理氣體1，我認(rèn)為它是渦輪出口/排氣入口處的NOx傳感器。數(shù)據(jù)顯示沒有發(fā)生任何事情，但我們的監(jiān)控器顯示的值是240ppm。我將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為CSV文件，以便更好操作它來使用J1939 DA文件查看數(shù)據(jù)。

我還添加了來自出口NOx傳感器的數(shù)據(jù)，它在140ppm左右徘徊。這與監(jiān)控器上的數(shù)據(jù)有關(guān)，會不會是我們的NOx傳感器有故障? 我不能把它排除在外，但現(xiàn)在是時候變得更具侵入性了。

我們決定拆下噴油嘴，看看是否可以強制供電來啟動噴油嘴，看看噴油嘴是否有堵塞。

盡管噴油嘴被激活(我們甚至聽到”喀喀聲”)，但它沒有噴射任何的AdBlue，表示它已經(jīng)堵塞。

這代表將要更換第三次噴油嘴。這看起來不太對勁，所以我們回到監(jiān)控器并且從Komatsu發(fā)現(xiàn)了另外一個奇怪的記錄！

記錄列表中，第二條顯示AdBlue/DEF噴油嘴在6347小時的時候有過熱警告，等于就是在我們檢查機(jī)器的前20小時。在此之下，有兩項發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)相關(guān)的紀(jì)錄，一項是發(fā)動機(jī)冷卻液過熱。這在建筑設(shè)備中并不少見。這些機(jī)器所處的環(huán)境通常灰塵很多，吸入空氣來冷卻發(fā)動機(jī)會把這些污垢與灰塵帶入并堵塞散車鰭片，這些紀(jì)錄是否跟噴油嘴故障有關(guān)呢？

拆下噴油嘴的冷卻管告訴我們?nèi)魏挝覀冃枰赖氖虑椤纳蠄D中可以看到，管子的端口已經(jīng)被堵死了。從車身上拆下管路出口可以讓我們看得更遠(yuǎn)，果然，整條管子都完全堵塞了，冷卻液無法在噴油嘴周圍通過。

我還沒完全完全了解到冷卻對于AdBlue噴射器有這么重要，我在汽車領(lǐng)域第一次接觸AdBlue時，噴油嘴通常附有一個大型散熱器，并且會放置在車輛行駛時空氣會經(jīng)過的地方。由于噴油嘴只會在再生過程中承受高溫，這通常只會在車輛行駛時發(fā)生。然而，對于這類型的機(jī)器，產(chǎn)生氣流是不可能的，因此必須透過其他方式來進(jìn)行冷卻。訂購另一個噴油嘴，并且清理了流向噴油嘴本體的管路與冷卻液通道，我們希望這是問題的原因。不過建議在冷卻系統(tǒng)恢復(fù)工作之前對其進(jìn)行徹底的清洗。在所有類型的非公路機(jī)械上有越來越多的廢氣后處理系統(tǒng)，使得系統(tǒng)更加復(fù)雜。我們想知道是否有測試可以快速檢查主要作動器的運行與健康狀態(tài)。安裝在Komatsu的系統(tǒng)是Bosch Denoxtronic 2.2。有些輕型或中型商用車上也會看到這套系統(tǒng)。可以在下圖中看到這些作動器的基本配置。

為了了解我們無法手動運作泵和噴射器的情況下也可以進(jìn)行測試，我們首先需要了解系統(tǒng)的工作原理。

從根本上來說，AdBlue廢氣后處理系統(tǒng)有一定數(shù)量的組件。包括了：

1.AdBlue儲存桶

2.供應(yīng)模塊

3.添加控制模塊

4.DEF 劑量單元

5.SCR – 選擇性催化還原裝置，包含氨過濾器

6.溫度傳感器

7.NOx傳感器

8.用于管路、儲存桶和供應(yīng)模塊的加熱器組件

9.AdBlue 質(zhì)量傳感器

10.AdBlue液面?zhèn)鞲衅?/i>

11.濾清器

使用液壓圖更容易解釋回路里的執(zhí)行部分：

1.添加控制模塊

2.AdBlue儲存桶

3.濾清器

4.單向檢查閥與節(jié)流閥。節(jié)流閥透過限制流量來產(chǎn)生壓力

5.壓力傳感器

6.4/2流量控制閥

7.電動馬達(dá)驅(qū)動單向定量泵

8.2/2電磁閥(DEF噴射器)

當(dāng)點火開關(guān)打開后，一旦液體達(dá)到工作溫度，泵會啟動系統(tǒng)。泵從儲存桶中抽取液體，油箱壓力將上升至9Bar(130psi)左右。這個壓力是由回油管中的節(jié)流閥產(chǎn)生的，壓力是流動的阻力。單向閥可以預(yù)防液體從返回側(cè)的儲存桶進(jìn)入供應(yīng)管路。

在運行期間，廢氣后處理ECU會命令噴油嘴打開，使溶液進(jìn)入排氣系統(tǒng)造成化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)AdBlue被引入高溫環(huán)境時，尿素會分解成氨與異氰酸。這與水蒸氣結(jié)合產(chǎn)生水解反應(yīng)、CO2與NH3(氨)。在含有催化劑和高濃度氧氣的環(huán)境中，在一個含有催化劑與高水平氧氣的環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)稀薄燃燒發(fā)動機(jī)在燃燒后，氨會與廢氣中的NOx結(jié)合形成氮氣、二氧化碳和水。

當(dāng)發(fā)動機(jī)關(guān)閉時，廢氣后處理ECU會命令4/2流量控制閥(6.)，切換它的位置來使泵運送液體從供應(yīng)管路返回到儲存桶。由于單向閥和噴油嘴于關(guān)閉位置，真空會開始在管路中建立。為了防止管道塌陷，噴油嘴以高頻脈沖使空氣進(jìn)入管道并控制真空量。壓力傳感器將偵測管路中的真空變化，這在尋找堵塞的時候很有用處。

隨著對系統(tǒng)的有更好的了解，我們藉由運行主動測試當(dāng)做了一個快速檢測，同時監(jiān)測壓力傳感器，泵電流與DEF噴油嘴。

通道A – AdBlue壓力

通道B – AdBlue泵電流

通道C – AdBlue/DEF 噴油嘴

查看通道A。在開始測試之前的壓力讀數(shù)為791mV，這代表系統(tǒng)位運作時為大氣壓力。當(dāng)泵開始運作，我們可以看到電流改變表示工作開始且壓力開始上升。一旦壓力達(dá)到穩(wěn)定，會啟動噴油嘴。當(dāng)測試停止，隨著4/2閥開啟，壓力立即下降。泵仍在轉(zhuǎn)動以將 AdBlue 帶回儲存桶中，我們開始看到真空開始，因為壓力下降到大氣壓力以下并繼續(xù)下降到 609 mV 的電壓。噴油嘴已經(jīng)啟動，但壓力讀數(shù)沒有變化，這表明可能存在堵塞。

相比之下，下面是在已知良好的系統(tǒng)完成的數(shù)據(jù)(雖然連接略有不同)。信道A上仍存在壓力，但我們使用電壓來確定電機(jī)速度，而不是電源上的電流。

當(dāng)我們量測在凈化期間的壓力與電壓，我們可以看到它沒有低于800mV。這使我們相信我們看到故障機(jī)器上的壓力傳感器堵塞。安裝新的噴油嘴后，我們清除了故障碼并在運行時再次紀(jì)錄數(shù)據(jù)。

有趣的是，當(dāng)噴油嘴的電流在流動時，我們可以看到AdBlue的壓力在下降。這表示AdBlue確實被送到排氣系統(tǒng)當(dāng)中。由于這是一個已知的狀況，我們可以用這個壓力下降來凸顯之后的堵塞問題。如果NOx的水平有問題，盡管壓力下降，我們也必須將注意力放在噴油嘴或?qū)嶋H的SCR催化劑上。

當(dāng)我們查看凈化端時，可以看到壓力電壓穩(wěn)定在770mV，結(jié)果令人滿意。

希望這篇案例對你有幫助。